Procedimiento de transmisión de datos multibanda.Que permite la transmisión de datos utilizando simultáneamente más de una banda de transmisión (9a,

9b) (donde una banda es un rango continuo de frecuencias) para aumentar el ancho de banda utilizable en el sistema de transmisión y con ello su capacidad de transmisión global. El procedimiento permite la utilización de dicho ancho de banda sin incrementar la dificultad de la implementación digital y simplificando las especificaciones de los filtros analógicos (7) para la separación de las distintas bandas (9a, 9b)

Procedimiento de transmisión de datos multibanda.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un procedimiento de transmisión de datos multibanda que permite utilizar un ancho de banda mayor en el sistema en el que sea implementado, aprovechando diferentes bandas de frecuencia dependientes del canal utilizado en la comunicación y sincronizando las diferentes bandas.

La principal ventaja de la invención consiste en que al utilizar múltiples bandas se incrementa el ancho de banda del sistema y por tanto la cantidad de información transmisible, y al sincronizarse dichas bandas, se consigue facilitar la implementación digital y se simplifican las especificaciones de los filtros analógicos, con lo que se consigue un incremento de la capacidad de transmisión con bajo coste.

Aunque el procedimiento de la invención puede utilizarse sobre cualquier sistema de comunicaciones independientemente del medio de transmisión es especialmente útil en medios que sufren ruido o interferencia en determinadas frecuencias, o en medios donde la máxima densidad espectral de potencia inyectable varía con la frecuencia debido a la normativa como es el caso de la red eléctrica utilizada como canal de comunicaciones, ya que el procedimiento puede utilizar bandas que no coincidan con las frecuencias afectadas por el ruido o la interferencia y puede adaptar las características de cada banda a la densidad espectral de potencia que la normativa permite inyectar.

Antecedentes de la invención

En la mayoría de los sistemas de comunicación, incrementar el ancho de banda se traduce en una mayor capacidad de transmisión. El problema es que el medio físico o canal de comunicaciones suele tener unas características variables en frecuencia, con lo cual no es posible utilizar más que ciertos fragmentos o bandas de frecuencia. Por ejemplo, en la red eléctrica la potencia que se puede inyectar a partir de 30 MHz varía con respecto a la que se puede inyectar a frecuencias menores de 30 MHz debido a la normativa existente. Además la red eléctrica tiene otras características que la hacen poco deseable como medio de transmisión: el suelo de ruido disminuye con la frecuencia, la atenuación aumenta con la frecuencia, y hay gran ruido en la banda de radio de frecuencia modulada (de 88.5 a 108 MHz).

Por tanto, para mejorar la capacidad de comunicación un sistema de comunicaciones deberá utilizar ciertas bandas (esto es, rangos de frecuencia) lo que supone la inclusión de filtros diferentes para separar cada banda y un incremento del coste final del sistema considerable. El procedimiento de la invención subsana este inconveniente, permitiendo que el sistema que lo implemente sea un sistema de coste reducido al sincronizar las diferentes bandas de frecuencia utilizadas, lo que simplifica y abarata dichos filtros y reduce el coste final del sistema.

En el estado del arte existen varias tecnologías relacionadas con la transmisión multibanda. Por ejemplo en la patente WO2004/100392 se muestra un sistema con varias subbandas solapadas cuya separación se realiza digitalmente mediante un banco de filtros digital. En la invención las bandas están sincronizadas y se realiza una separación analógica, gracias a lo que se simplifica el diseño del frontal analógico (analog front-end o AFE) y de los conversores ya que se reduce el rango dinámico que debe soportar cada una de las bandas en comparación con el rango dinámico que habría que soportar si tratase toda la banda como una única banda analógica. Además, permite un diseño optimizado en cuanto a ganancia y suelo de ruido del frontal analógico (AFE) de cada una de las bandas.

El proceso para utilizar una banda de frecuencia superior es conocido en el estado del arte y hay múltiples implementaciones posibles, como las mostradas en las patente US6985715 y US2002/0010870. En cualquier caso, estas patentes sólo muestran como subir en frecuencia para utilizar otra banda de frecuencia, y no utilizan dichas bandas simultáneamente, por lo que no anticipan ni de ellas se puede deducir el procedimiento de la invención.

Por otro lado en la patente WO2007039723 se proponen varios sistemas independientes y diferentes que trabajan en distintas bandas de frecuencia, teniendo una parte física (PHY) y una parte de acceso al medio (MAC) diferente para cada una de las bandas. Esto tiene el inconveniente de tener que duplicar las cadenas de transmisión y recepción a nivel digital, un alto coste de los filtros de separación analógicos y una mayor banda de guarda entre los diferentes sistemas, cosa que se soluciona con el procedimiento de la invención gracias a la sincronización entre las distintas bandas.

También se pueden citar otras patentes, como la US2008006310 donde aparece el concepto de tiempo de símbolo variable, pero no el de su utilización simultánea en múltiples bandas, característica que no puede inferirse de dicha descripción.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un procedimiento de transmisión de datos multibanda en el que se utilizan simultáneamente dos o más bandas de transmisión, esto es, rangos continuos de frecuencia para la transmisión y recepción de señales, además se separa por medios analógicos las diferentes bandas en recepción, y se utiliza modulación multiportadora. El sistema se caracteriza porque la transmisión y recepción en las diferentes bandas se realiza de forma síncrona, esto es, todas las bandas transmiten simultáneamente y todas las bandas reciben simultáneamente; y en que los tiempos de símbolo utilizados en cada una de las bandas son múltiplos enteros de la mitad del tiempo del símbolo más pequeño de entre los usados para las distintas bandas. Gracias a ello, se facilita la implementación digital del sistema, se simplifican las especificaciones de los distintos filtros analógicos y se permite la reutilización de hardware.

Aunque el procedimiento puede utilizarse en sistemas de comunicaciones sobre cualquier medio de transmisión, los medios más adecuados para aumentar la capacidad de transmisión son la red eléctrica, el cable coaxial y el par trenzado.

En la implementación preferida, para maximizar la ganancia con el procedimiento, el tamaño de las bandas o rangos continuos de frecuencia tienen un ancho de banda igual o mayor que 20 MHz.

Por otro lado, el procedimiento puede utilizar, como medios de conversión entre tiempo y frecuencia, transformadas discretas de Fourier directas (DFT) e inversas (IDFT) con el mismo número de puntos en cada una de las bandas utilizadas.

Una forma sencilla para transmitir en una banda de frecuencias distinta a la banda base consiste en generar inicialmente la señal en banda base y posteriormente trasladarla en frecuencia hasta situarla en la banda adecuada.

El sistema que utilice el procedimiento de la invención puede utilizar un frontal analógico (analog front-end o AFE) en transmisión común para todas las bandas o bien diferente para cada una de las bandas. Ambas realizaciones son posibles y dependerán de la aplicación.

Para optimizar al máximo el resultado del procedimiento, el control automático de ganancia debe ser independiente para cada una de las bandas utilizadas de forma que la ganancia en una banda no predisponga la ganancia en el resto de bandas.

Por otro lado, no es necesario utilizar todas las bandas de frecuencia para realizar la tarea de sincronizar el sistema con otros en la red. La sincronización del sistema que implementa el procedimiento se puede realizar únicamente utilizando una de las bandas de las múltiples del sistema, donde dicha banda es preferentemente la situada en menor frecuencia de entre las utilizadas, ya que, con muchos canales de comunicación esta banda es la que consigue mayor cobertura, al tener menor atenuación que frecuencias mayores.

Para conseguir reducir el coste del sistema, es posible reutilizar los medios de tratamiento en el dominio de la frecuencia y de conversión entre tiempo y frecuencia, transformadas discretas de Fourier directas (DFT) e inversas (IDFT), para el procesado de dos o más bandas.

Asimismo, en una implementación del procedimiento es posible reutilizar los medios de tratamiento en tiempo en el procesado de dos o más bandas o bien combinar la reutilización de medios de tratamiento en el dominio de la frecuencia,...

1. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, en el que se utilizan simultáneamente dos o más bandas de transmisión, se separan por medios analógicos las diferentes bandas en recepción, y se utiliza modulación multiportadora; caracterizado porque:

- la transmisión y recepción en las diferentes bandas se realiza de forma que todas las bandas transmiten simultáneamente y todas las bandas reciben simultáneamente; y

- los tiempos de símbolo utilizados en cada una de las bandas son múltiplos enteros de la mitad del tiempo del símbolo más pequeño de entre los usados para las distintas bandas.

2. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema que implementa el procedimiento utiliza un medio de transmisión que está seleccionado entre red eléctrica, cable coaxial y par trenzado.

3. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque las distintas bandas tienen un ancho de banda igual o mayor que 20 MHz.

4. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar transformadas discretas de Fourier directas (DFT) e inversas (IDFT) con el mismo número de puntos en cada una de las bandas utilizadas, como medios de conversión entre tiempo y frecuencia.

5. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende generar la señal en banda base y trasladar en frecuencia hasta la banda adecuada para transmitir en una banda.

6. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque el frontal analógico (analog front-end o AFE) en transmisión es común para todas las bandas.

7. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque el frontal analógico (analog front-end o AFE) en transmisión es diferente para cada una de las bandas.

8. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar un control automático de ganancia independiente para cada una de las bandas utilizadas por el sistema que implemente el procedimiento.

9. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque la sincronización del sistema que implemente el procedimiento se realiza únicamente utilizando una de las bandas de las múltiples del sistema, donde dicha banda es la de menor frecuencia de las utilizadas.

10. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque en el procesado de dos o más bandas comprende reutilizar medios seleccionados entre medios de tratamiento en el dominio de la frecuencia, medios de tratamiento en el dominio del tiempo, medios de conversión entre tiempo y frecuencia (transformadas discretas de Fourier directas e inversas), y una combinación de los medios anteriores.

11. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque se divide el canal en periodos en los que se transmite y recibe a la vez en todas las bandas, y en periodos en los que las bandas se utilizan de forma que la transmisión de datos multibanda pueda compartir el canal con otros sistemas que utilicen las bandas de forma asíncrona.

12. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende transmitir a múltiples usuarios mediante el empleo selectivo de bandas distintas para cada usuario, de grupos de portadoras para cada usuario o bien realizando una multiplexación en tiempo para transmitir a cada usuario.

13. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1 y donde la modulación multiportadora es OFDM, caracterizado porque comprende utilizar técnicas de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) asignando selectivamente diferentes grupos de portadoras o bandas a los distintos usuarios.

14. Procedimiento de transmisión de datos multibanda, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye técnicas de procesado MIMO (múltiple input, múltiple output) para realizar una multiplexación seleccionada entre una multiplexación en frecuencia de las diferentes bandas, una multiplexación espacial de las mismas y una combinación de las anteriores.